螺旋角对六分型螺旋折流板换热器换热性能的影响

为探究螺旋角对六分型螺旋折流板换热器换热性能的影响,采用数值模拟的方法,以液态水为工作介质,对六分型螺旋折流板换热器在不同流量下的换热性能进行研究,分析螺旋角变化对于传热系数和换热综合性能的影响。结果表明:随着螺旋角的增大,换热管沿轴向的表面热流密度逐渐减小,壳程传热系数和压降也随之减小;换热综合性能指标h s/Δp和h s/Δp 1/3随螺旋角增大而增大,而在螺旋角β=25°的条件下,h s/Δp和h s/Δp 1/3显著下降。由此可知,选择较大螺旋角能够获得较好的换热性能。上述研究结果可为六分型螺旋折流板换热器的工程应用提供参考。

错位六弯叶桨在假塑性流体中的混沌搅拌特性

基于混沌混合理论,提出了一种错位叶片的结构形式,用来消除层流流场的混合隔离区。利用CFD的方法,对六弯叶涡轮(6BT)和错位六弯叶涡轮(6SBT)2种搅拌器在黄原胶水溶液中的流场变化进行研究,分析比较了2种搅拌器的流场结构、速度分布以及功率消耗的不同。结果表明,模拟计算得到的功率值与实验测量值吻合较好,6SBT桨在层流区的临界雷诺数为20;错位叶片搅拌流场结构不对称,可消除流场隔离区,搅动范围变大;随Re增大,对层流流场的改善效果增强,全槽的平均剪切速率得以提高,并且具有节能功效。在转速N=5 r/s的条件下,6SBT桨的轴向和径向速度分布整体上明显好于6BT桨,而功耗约为6BT桨的93%。

基于流固耦合的错位桨搅拌假塑性流体动力学特性

基于ANSYS Workbench分析平台,采用双向流固耦合计算方法,对错位六弯叶搅拌器(6PBT)和六弯叶搅拌器(6BT)的动力学特征进行了对比分析,根据桨叶与流体之间相互耦合运动特性,探讨了宏观流场的结构和搅拌功耗特性,分析了桨叶的变形和等效应力分布,并对6PBT桨在静态和预应力状态下的模态进行了对比研究。结果表明:同6BT桨相比,6PBT桨叶端部变形量增加了8%,端部应力提高了61%,而根部应力降低了6.7%,应力沿径向呈均匀化分布,这表明错位桨对流体的作用力更大,能够更快地传递能量,同时桨叶强度也得到相应提高;6PBT桨的静模态与预应力模态振型分布一致,在施加预应力后模态频率无明显改变,说明桨叶流场的流固耦合作用和预应力对桨叶模态的影响不大;随转速的增大,6PBT桨的节能效果显现,体现出错位桨的优势。

错位六弯叶搅拌槽内假塑性流体的混合特性

在直径为0.21 m的搅拌槽内,使用FLUENT软件对错位六弯叶桨的流动场及混合性能进行了数值模拟。工作介质分别选用牛顿流体(水)和假塑性流体1.0%(wt)黄原胶水溶液,计算采用标准-湍流模型,并将牛顿流体的速度场分布与粒子图像测速仪(PIV)实验结果进行了比较。通过与标准六弯叶桨进行对比分析,阐述了错位桨用于假塑性流体搅拌时在混合速率和混合效率方面的特性。结果表明:速度矢量的计算值与PIV实验数据吻合较好,湍流模型的计算结果可靠;混合过程与流场结构密切相关,监测点位置对浓度变化有较大影响。错位六弯叶桨的混合时间数明显小于标准六弯叶桨,混合速率更高,同时错位六弯叶桨的混合效率大大高于标准六弯叶桨,单位体积混合能只有标准六弯叶桨的52%,具有节能功效,体现出错位桨的优越性。

折流板间距对换热器换热性能的影响

换热器是化工领域一种非常重要的设备,在化工、石油、食品等行业中有着广泛的应用。文章运用Fluent17.0软件对换热器在不同折流板间距下的换热性能进行了数值模拟。结果表明,折流板间距在100~300 mm的范围内,随着折流板间距的增大,“流动死区”区域增大,压降减小,对流换热系数呈现下降趋势,而单位压降的对流传热系数、单位泵功率对流传热系数以及JF因子等指标,都逐渐增大,上述研究结论可为换热器实际工程中的变化趋势提供依据。

双层桨搅拌假塑性流体混合特性的数值模拟

在直径为0.21 m的搅拌槽内,采用计算流体力学的方法,工作介质为质量分数1.0%的假塑性流体和1.5%的黄原胶水溶液,分别对错位六弯叶桨、六弯叶桨与45°三斜叶桨组成的双层桨混合性能进行了数值模拟,并做了对比分析,考察了层间距对搅拌流场的影响,探讨了不同形式的组合桨对混合特性的影响,确定了不同搅拌转速下较为适宜的层间距,并将错位六弯叶组合桨形式应用于FCC催化剂成胶搅拌过程。结果表明:在层流状态下,6PBT组合桨层间距为时可形成层间连接流,在过渡流区域时,层间距保持在左右比较适宜;6PBT组合桨在混合速率和混合效率方面都有一定优势。根据中试实验结果,催化剂颗粒耐磨损指数由2.6提高到了1.9,产品质量得到进一步提高,且节能在15%左右,因此是一种值得推广的双层组合搅拌器形式。

错位六弯叶桨搅拌假塑性流体的洞穴变化

预测洞穴大小及其变化规律对于剪切变稀的假塑性流体搅拌至关重要。利用计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)模拟方法,对错位六弯叶桨搅拌黄原胶水溶液所形成的洞穴效应进行研究,确定较为适宜的洞穴边界速度,得到洞穴形状、直径及高径比随表观雷诺数Re*的变化情况,并进行搅拌功率的试验验证。结果表明,模拟计算得到的功率值与试验测量值吻合较好,表明建立的层流模型正确;洞穴形状呈现圆柱形的变化规律,符合圆柱形洞穴模型(EN模型)的描述;Dc/D-NpRey的变化规律和洞穴高径比的变化均与流体流变性无关,当Dc<d'时,在双对数坐标图中,Dc/D与NpRey接近线性关系,拟合后的直线斜率为0.35,与Elson模型的理论计算结果 0.33吻合较好;当洞穴到达槽壁前,其高径比均为0.68,洞穴到达壁面后,其高度的轴向扩展系数0.79。研究进一步认识了错位六弯叶桨的搅拌特性,可为假塑性流体搅拌桨的开发和应用提供指导和参考。

六弯叶搅拌槽内假塑性流体流场及洞穴变化的数值模拟

利用计算流体力学的方法,对六弯叶搅拌器在黄原胶水溶液(一种具有屈服应力的假塑性流体)中的流场及洞穴变化进行研究,得到了搅拌器的功率准数、流动准数、泵送效率以及洞穴大小随雷诺数的变化情况.结果表明,层流状态下,功率准数与雷诺数成反比,流动准数和泵送效率随雷诺数增加而增大,随流体粘度增加而降低,采用Herschel-Bulkley流变模型模拟的洞穴形状为圆柱形.Dc<T时,洞穴大小符合Elson模型的理论计算结果,在双对数坐标图中,Dc/D与P0Rey接近线性关系,拟合后的直线斜率为0.35.

压力容器非径向开孔结构的应力分析和强度评定

压力容器在开孔区域的结构不连续性,使得开孔处会出现应力集中现象,导致局部高应力区。开孔形状对局部应力分布有直接影响。文章采用ANSYS Workbench有限元软件,对压力容器筒体上3种形式的尺寸和位置均相同的非径向开孔结构(即矩形、带圆角矩形和带圆角平行四边形开孔)进行应力分析和强度评定。结果表明:矩形开孔的结构强度最差,带圆角平行四边形结构次之,带圆角矩形结构受力最好。同时可以看出,带圆角矩形开孔的最大等效应力最小,最大变形量与平行四边形相当,体现出圆角矩形开孔的优越性。可为压力容器非径向开孔设计提供一定的参考。

流体流变性对错位六弯叶桨流场特性的影响

利用计算流体力学(CFD)的方法,以高黏牛顿流体和假塑性非牛顿流体为研究对象,对错位六弯叶桨在层流域的搅拌流场特性进行了研究。结果表明:数值计算得到的功率值与实验测量值吻合较好,搅拌雷诺数对假塑性流体搅拌流场的量纲一速度和切应变速率影响较大,因此提高转速对改变流场的速度及切应变速率分布是一个有效的办法;而流体的流变性只对假塑性流体的量纲一速度有明显影响,对切应变速率影响较小,当流变指数n<0.3时与n基本无关。当流动由层流向过渡流转变时,搅拌桨的流量准数及泵送效率有显著提高;假塑性流体的流变指数降低时,其泵送效率显著下降。研究进一步认识了错位桨在不同流体中的搅拌流场特点,为高黏假塑性流体搅拌桨的设计、应用以及开发新型搅拌桨提供了参考。

错位六弯叶桨搅拌假塑性流体流场宏观不稳定性数值模拟

采用分离涡模型,对错位六弯叶(6PBT)搅拌槽内流场结构和宏观不稳定性(MI)进行了数值模拟。工作介质分别选用去离子水和不同质量分数的黄原胶水溶液,并将水的速度场分布与PIV实验结果进行了比较。通过采集监测点的速度时间序列,结合MATLAB软件编程,计算得到流场宏观不稳定频率的变化。结果表明:流场结构和速度矢量的计算值与PIV实验数据吻合较好,分离涡模型的计算结果可靠;提高转速,槽内假塑性流体MI频率峰值增大,脉动强度提高,当转速达到225 r·min-1时,MI频率特征消失,频谱图呈现谱带现象,意味着流场进入混沌;流体的流变性对MI没有影响,MI现象是流体流动的共有特征。

搅拌槽内假塑性流体洞穴研究进展

介绍了在假塑性流体层流搅拌中广泛存在的洞穴现象,表明其对物料的传质和传热极为不利;说明了假塑性流体剪切变稀的流变特性,阐述了预测洞穴大小的3种数学模型:球形模型、圆柱形模型和环形模型,同时综述了不同搅拌器洞穴形状及大小变化的最新研究成果,认为圆柱形模型(EN模型)能更好地描述假塑性流体洞穴的形状及其随雷诺数的变化,洞穴边界速度定义为0.01Utip;最后指出了利用CFD技术研究洞穴变化以及流场特征是必然趋势。

管壳式余热锅炉由于材料问题而引起的事故分析

本文对余热锅炉由于选材不当而引起的事故进行分析，阐明不锈钢材料的使用注意事项。

基于双向流固耦合的错位六弯叶桨搅拌特性

基于ANSYS Workbench分析平台,采用双向流固耦合计算方法,对六弯叶桨(6BT)和错位六弯叶桨(6PBT)搅拌性能进行了对比分析,根据桨叶与流体之间相互耦合运动特性,考察了桨叶的等效应力和变形量的分布,探讨了流场结构对混合效率的影响。结果表明:速度矢量的计算值与PIV实验值吻合较好,基于双向流固耦合计算模型的数据结果可靠;同6BT桨相比,6PBT桨叶端部应力提高了51%,根部应力降低了22.2%,应力分布更趋均匀化,可有效提高桨叶强度,增强能量传递,而总变形量与6BT桨基本相同;6PBT桨能够产生不对称流场结构,混合时间明显降低,混合效率显著提高,其中6PBT桨的单位体积混合能只有6BT桨48%,体现出错位桨的优越性,这可为搅拌器的优化设计提供理论参考。

旋风除尘器切向矩形开孔部位的应力分析与强度评定

利用有限元软件ANSYS Workbench对切向矩形开孔旋风除尘器的受力进行研究,分析比较了矩形接管未经加强和矩形接管经加强筋加强后两种情况下开孔接管部位的应力分布以及变形情况,并采用线处理法对应力进行均匀化和当量线性化处理,依据JB 4732—1995进行应力分类和校核。结果表明:经加强筋加强后的旋风除尘器在开孔接管部位的变形明显减小,应力分布更加均匀;与未加强结构相比,最大等效应力由609.75 MPa降为434.6 MPa,有效降低了应力集中程度,结构强度得以提高,可满足强度要求。研究中,加强筋的设置方式能有效提高矩形开孔接管部位的结构强度,可为压力容器切向矩形开孔结构的加强设计提供参考。

简易四轮式大型螺旋盘管机的结构介绍

本文对大型螺旋盘管机的原理及构造作一分析介绍，阐明其适用性和使用要求。

新型绕丝式超高压容器绕丝层应力分析

提出了一种新型绕丝式超高压容器的结构,并对其进行了应力状况分析,推导出了绕丝层的应力计算公式。所作的理论分析也可用于其它型式的缠绕容器,对进一步探讨和研究超高压容器的性能具有一定的参考价值和现实意义。

新型绕丝式超高压容器钢丝层强度分析

对新型绕丝式超高压容器的缠绕钢丝层进行了预应力分析,推导出了钢丝层在预紧状态下的屈服压力计算公式,对进一步探讨和研究超高压容器的性能具有一定参考价值。

新型绕丝式超高压容器极限载荷分析及优化设计

推导出了新型绕丝式超高压容器环向和轴向极限载荷的计算公式,根据等强度优化设计的观点,确定了使容器的环向和轴向能够达到等强度设计的最佳缠绕倾角。

旋风分离器顶部出口加筋平盖应力分析与强度评定

采用有限元分析软件ANSYS Workbench,对旋风分离器顶部平盖受力进行研究,分析比较了无筋板与设置三角形筋板和矩形筋板的应力分布和变形特征,通过线处理法对应力进行均匀化和当量线性化处理,依据标准JB 4732—1995进行应力分析与强度评定。分析结果表明:设置筋板后平盖的应力集中程度和变形量显著降低;在筋板厚度和面积相同的前提下,以矩形筋板和三角形筋板为例,改变筋板形状能将筋板等效应力降低27%、变形量降低35%,同时能降低薄膜应力和一次加二次应力,有效提高平盖的安全性,可为平盖设计提供参考和依据。